本文關(guān)鍵詞：不同卸圍壓速率對大理巖破裂過程的影響研究

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【摘要】：隨著巖石力學(xué)的發(fā)展以及地下工程的需求增多,在開挖過程中巖石的卸荷破壞機制仍然是當(dāng)下巖石力學(xué)的研究熱點。本文以河南駐馬店大理巖為試驗材料,進行了大理巖加卸荷室內(nèi)試驗,在此基礎(chǔ)上結(jié)合能量分析及聲發(fā)射數(shù)據(jù)分析,并采用顆粒流數(shù)值軟件PFC~(3D)進行數(shù)值模擬,探討了卸荷速率對大理巖破壞過程的影響。本文的主要工作內(nèi)容如下:(1)通過大理巖常三軸試驗和恒軸壓卸圍壓試驗,采用能量分析法進一步探究了不同卸荷速率對巖石破裂過程中能量釋放與轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明:卸荷速率對巖石破壞所吸收的總能量影響不大,對破壞過程中各階段能量的轉(zhuǎn)化有影響;卸荷速率越大,耗散應(yīng)變能越小,巖石裂紋擴展需要消耗的能量越少。(2)依據(jù)聲發(fā)射數(shù)據(jù),對大理巖恒軸壓卸荷路徑下破壞過程的演變規(guī)律進行了分析。結(jié)果表明,卸荷速率越大,內(nèi)部裂紋發(fā)展越快,巖石從卸荷點至破壞點振鈴計數(shù)率增速變大。破壞時卸荷速率越大,巖石裂隙發(fā)展與摩擦滑移越劇烈,引起的聲發(fā)射事件就越多。(3)在探究PFC~(3D)軟件宏細觀參數(shù)關(guān)系中引入敏感性分析,探討了各細觀參數(shù)的交互作用規(guī)律。在調(diào)節(jié)細觀參數(shù)時要盡量將摩擦系數(shù)確定,則彈性模量主要由平行黏結(jié)彈性模量適配;泊松比主要由平行黏結(jié)剛度比決定,調(diào)節(jié)平行黏結(jié)彈性模量、顆粒接觸模量進行適配;峰值應(yīng)力主要調(diào)節(jié)平行黏結(jié)法向強度和切向強度適配。(4)編寫了恒軸壓卸圍壓試驗?zāi)M的PFC~(3D)程序,運用PFC~(3D)軟件模擬了常三軸試驗和恒軸壓卸圍壓試驗,得出兩種應(yīng)力路徑下的應(yīng)力-時步曲線、裂隙-時步曲線、破壞時的剪切位移場圖和聲發(fā)射模擬數(shù)據(jù),并與室內(nèi)試驗結(jié)果進行了對比分析。
【關(guān)鍵詞】：大理巖 加卸荷分析 能量 聲發(fā)射 PFC~(3D)
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU45
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 巖石破裂的理論與試驗研究13-16
• 1.2.2 巖石破裂PFC數(shù)值模擬研究16-17
• 1.2.3 存在問題17-18
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線18-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容18
• 1.3.2 技術(shù)路線18-20
• 第2章 大理巖加卸載試驗的能量分析20-32
• 2.1 室內(nèi)試驗20-23
• 2.1.1 常規(guī)三軸室內(nèi)試驗20-21
• 2.1.2 恒軸壓卸圍壓試驗21
• 2.1.3 室內(nèi)試驗全應(yīng)力-應(yīng)變曲線21-23
• 2.2 能量分析原理23-25
• 2.3 常三軸試驗的能量分析25-27
• 2.3.1 單軸試驗?zāi)芰垦莼?guī)律25-26
• 2.3.2 常三軸試驗?zāi)芰垦莼?guī)律26-27
• 2.4 恒軸壓卸圍壓試驗?zāi)芰糠治?/span>27-31
• 2.4.1 能量演化規(guī)律27-29
• 2.4.2 卸荷速率對能量曲線的影響29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 大理巖加卸載過程的聲發(fā)射分析32-44
• 3.1 聲發(fā)射簡介與試驗32-34
• 3.1.1 聲發(fā)射簡介32-33
• 3.1.2 聲發(fā)射試驗33-34
• 3.2 大理巖常三軸試驗聲發(fā)射規(guī)律34-38
• 3.2.1 單軸壓縮試驗34-36
• 3.2.2 常規(guī)三軸試驗36-38
• 3.3 恒軸壓卸圍壓試驗聲發(fā)射規(guī)律38-42
• 3.3.1 恒軸壓卸圍壓試驗聲發(fā)射演化規(guī)律38-40
• 3.3.2 卸荷速率對聲發(fā)射規(guī)律的影響40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第4章 PFC~(3D)簡介及宏細觀參數(shù)關(guān)系分析44-64
• 4.1 PFC~(3D)簡介44-46
• 4.1.1 PFC~(3D)的應(yīng)用44
• 4.1.2 PFC~(3D)的模擬基礎(chǔ)理論簡介44-46
• 4.2 平行黏結(jié)模型46-49
• 4.3 單細觀參數(shù)對宏觀參數(shù)的影響49-62
• 4.4 多細觀參數(shù)對宏觀參數(shù)的共同影響62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第5章 PFC~(3D)數(shù)值模擬結(jié)果分析探究64-79
• 5.1 常規(guī)三軸試驗過程模擬分析64-67
• 5.2 常規(guī)三軸試驗聲發(fā)射模擬67-68
• 5.3 不同卸荷速率下恒軸壓卸圍壓試驗?zāi)M分析68-72
• 5.3.1 應(yīng)力差-時步曲線68-69
• 5.3.2 剪切位移場分析69
• 5.3.3 破裂過程分析69-71
• 5.3.4 裂隙-時步曲線分析71-72
• 5.4 不同圍壓下恒軸壓卸圍壓試驗?zāi)M分析72-74
• 5.4.1 應(yīng)力差-時步曲線72-73
• 5.4.2 剪切位移場分析73
• 5.4.3 裂隙-時步曲線分析73-74
• 5.5 較高圍壓下恒軸壓卸圍壓試驗?zāi)M分析探究74-77
• 5.6 本章小結(jié)77-79
• 第6章 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻81-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況86-87
• 致謝87

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本文編號：742560